Eine ziemlich einfache Frage für Flüssigkeitsspezialisten, denke ich, aber es fällt mir schwer, Informationen darüber zu finden.
Hier ist mein Problem. Ich verstehe die ideale Gastheorie und die Geschwindigkeitsverteilung von Maxwell. Ich sehe ein ideales Gas als kleine Kugeln (meist umgeben von Leere), die sich sehr schnell bewegen und elastisch miteinander kollidieren. Wenn Sie genauer sein wollen, verwenden Sie ein interatomares Potential wie das Lennard-Jones-Potential, das sowohl anziehende Van-der-Waals-Wechselwirkungen als auch abstoßende berücksichtigt. Mit einem so einfachen Modell können Sie einen kinetischen (positiven) Druck, eine kinetische Temperatur und einen molekularen (negativen) Druck definieren. Ich glaube, ich verstehe das jetzt ganz gut.
Auf der anderen Seite glaube ich, dass ich Kristalle auch gut verstehe. Ich sehe sie als Atome, die durch Federn zusammengehalten werden, in denen Wellen fließen können und jedes Atom um eine minimale potentielle Energieposition oszilliert. Ich habe gesehen, wie Sie die Wärmekapazität von Kristallen mit dem Debye-Modell berechnen können. Im Moment denke ich, ich habe eine Vorstellung davon, wie sich ein Festkörper auf molekularer Ebene verhält.
Aber was ist mit Flüssigkeiten? Ich habe hier sehr interessante Beiträge über die Geschwindigkeit von Molekülen in Flüssigkeiten gelesen und würde mich freuen, einen allgemeineren Überblick darüber zu erhalten, was eine Flüssigkeit aus molekularer Sicht ist.
So wie ich es verstanden habe, schwingen auch Moleküle in Flüssigkeiten um eine minimale potentielle Energieposition, aber sie können auch Positionen untereinander tauschen. Ist das korrekt? Gibt es tabellierte Werte für die Austauschgeschwindigkeit von Molekülen in Flüssigkeiten?
Apropos Druck. Soll ich den Druck in Flüssigkeiten als Summe eines (positiven) kinetischen Drucks aufgrund von Molekülkollisionen und eines (negativen) molekularen Drucks aufgrund anziehender Wechselwirkungen zwischen Molekülen darstellen? Ist dies eine gute Möglichkeit, mich selbst als Flüssigkeit auf molekularer Ebene darzustellen?
Gibt es ein Modell, das die Beziehung zwischen Viskosität und anziehenden Wechselwirkungen von Molekülen erklärt?
-----------BEARBEITEN---------
Ich habe die Antwort über den Austausch von Molekülen bekommen. Das bringt mich nun zu meiner Frage nach dem Druck in Flüssigkeiten aus molekularer Sicht. Bei idealen Gasen entsteht der Druck durch Kollisionen von Molekülen. Steht das noch für Flüssigkeiten oder ist es eher eine Frage des „Gewichts“, das Moleküle aufeinander ausüben? Kennt jemand ein Molekulardruckmodell für Flüssigkeiten?
Danke
Es ist in der Tat richtig, dass in einer Flüssigkeit Atome/Moleküle ihre Position tauschen. Sie können sich dies als ein vibrierendes Atom vorstellen, das von anderen Atomen eingesperrt ist. Um aus diesem „Käfig“ (der energetisch höher liegt) zu entkommen, will das Atom einen Sprung zu einer niedrigeren Energie machen. Die mit diesem Vorgang verbundene Zeit hängt von den zufälligen Bewegungen aufgrund der intermolekularen Kräfte ab. Jetzt können Sie mit etwas elementarer Physik die charakteristische Zeit abschätzen diesen Sprung zu machen.
Angenommen, das Atom schwingt mit einer bestimmten Frequenz und muss eine Energiebarriere überwinden . Mit dem Boltzmann-Faktor aus der statistischen Physik können wir schreiben
was maßhaltig ist. Tabellierte Werte für die Geschwindigkeit sind mir aber nicht bekannt wird für einfache Flüssigkeiten sehr klein sein.
Es besteht auch ein Zusammenhang zwischen der Viskosität und den zwischenmolekularen Kräften. Es sollte klar sein, dass, wenn die intermolekularen Kräfte (London-Dispersion und/oder Dipol-Dipol und/oder Wasserstoffbrückenbindungen) zunehmen, die Moleküle eine höhere Tendenz haben, der Strömung Widerstand zu leisten. Wenn die zwischenmolekularen Kräfte schwächer sind, können die Moleküle leichter fließen.
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